11

La robotica terrestreLa robotica terrestre

Sergio TaraglioSergio Taraglio

FUS-ROB, ENEA - C.R. CasacciaFUS-ROB, ENEA - C.R. Casaccia

taraglio@casaccia.enea.ittaraglio@casaccia.enea.it

Applicazioni e tecnologie dei sistemi robotici intelligenti - 23 settembre 2004Applicazioni e tecnologie dei sistemi robotici intelligenti - 23 settembre 2004

22

Sommario Sommario

Cos’è un robotCos’è un robot

Ambienti operativi: strutturati e nonAmbienti operativi: strutturati e non

Esempi di robotEsempi di robot

Cosa si trova in giro per il mondoCosa si trova in giro per il mondo

Come funziona un robotCome funziona un robot

Applicazioni di visione per la robotica Applicazioni di visione per la robotica terrestreterrestre

33

Cos’è un robotCos’è un robot

Per costruire un robot occorrono le conoscenze e la pratica di tante altre scienze, meccanica, informatica, intelligenza artificiale, neuroscienze, psicologia, logica, linguistica, matematica, biologia, fisiologia, e anche, più indirettamente, filosofia, etica, arti espressive, design

In un certo senso, un robot è una piattaforma comune di lavoro per esperimenti delle scienze della natura e della scienze umane. In fondo, è una macchina sofisticata dotata di intelligenza e costituisce pertanto il terreno ideale di incontro fra le due culture, quella umanistica e quella tecnico-scientifica.

(Scuola di Robotica – Genova)(Scuola di Robotica – Genova)

44

Cos’è un robotCos’è un robotRobotica definita come scienza che studia la connessione intelligente tra percezione e azioneRobotica industriale

progettazione, governo e applicazioni dei robot in ambito industriale

tecnologia maturaRobotica avanzata

spiccate caratteristiche di autonomia applicazioni in ambiente ostile (spaziale, sottomarino, nucleare,

militare, ...) missioni di servizio (applicazioni domestiche, assistenza medica,

assistenza ai disabili, agricoltura, ...). ancora in età infantile

(Siciliano – Lezioni di Robotica industriale)

Principale differenza: la “quantità” di “intelligenza” necessaria a bordo

55

Cos’è un robotCos’è un robot

Riassumendo:Riassumendo:Robot è un termine abbastanza impreciso (vago) Robot è un termine abbastanza impreciso (vago) o meglio è un concetto “generale”o meglio è un concetto “generale”La Robotica è una “scienza” interdisciplinare Sistema elettro-meccanico che compie un lavoro Sistema elettro-meccanico che compie un lavoro ripetitivo, pericoloso o che implichi una ripetitivo, pericoloso o che implichi una precisione molto elevataprecisione molto elevata““Non so dire cosa sia un robot, ma certamente Non so dire cosa sia un robot, ma certamente so dire quando ne vedo uno”so dire quando ne vedo uno” Joseph F. Engelberger, President, Unimation Inc.

66

Robotica autonomaRobotica autonomaE’ necessario un sistema più flessibile (intelligente), per E’ necessario un sistema più flessibile (intelligente), per

poter affrontare la variabilità dell’ambiente. poter affrontare la variabilità dell’ambiente. Caso limiteCaso limite: : un ambiente completamente non strutturato, (la un ambiente completamente non strutturato, (la superficie di Marte o gli ambienti sottomarini).superficie di Marte o gli ambienti sottomarini).

Definiamo Definiamo intelligenteintelligente un comportamento che permette di un comportamento che permette di eseguire con successo un determinato compito tenendo eseguire con successo un determinato compito tenendo conto della variabilità dei dati sensoriali.conto della variabilità dei dati sensoriali.

Per ottenere l’autonomia è necessario elaborare una Per ottenere l’autonomia è necessario elaborare una enorme mole di dati sensoriali. Ciò deve essere fatto in enorme mole di dati sensoriali. Ciò deve essere fatto in real-timereal-time..

77

Robotica terrestreRobotica terrestre

Una suddivisione possibile per la robotica Una suddivisione possibile per la robotica autonoma può essere fatta sulla base autonoma può essere fatta sulla base dell’ambiente:dell’ambiente: TerrestreTerrestre MarinoMarino AereoAereo SpazialeSpaziale … … (Viaggio allucinante, I. Asimov)(Viaggio allucinante, I. Asimov)

88

Tassonomia robotica (?)Tassonomia robotica (?)

Un po’ di esempiUn po’ di esempi

99

Un po’ di esempiUn po’ di esempi

Robot industriale

1010

Un po’ di esempiUn po’ di esempi

PRASSI: robot di sorveglianza per esterni RAS. Robot Antartico di Superficie

1111

Un po’ di esempiUn po’ di esempi

SARA

1212

Un po’ di esempiUn po’ di esempi

LEGOsequenziatore

1313

Un po’ di esempiUn po’ di esempi

1414

Un po’ di esempiUn po’ di esempi

1515

Un po’ di esempiUn po’ di esempi

1616

Cosa c’è in giroCosa c’è in giro

Applicazioni militariApplicazioni militari Space Naval Warfare System – S. DiegoSpace Naval Warfare System – S. Diego

1717

Cosa c’è in giroCosa c’è in giro

iRobotiRobot

1818

Cosa c’è in giroCosa c’è in giro

Carnegie Mellon Carnegie Mellon University University (Pittsburg, PA)(Pittsburg, PA)

1919

Cosa c’è in giroCosa c’è in giro

M.I.T.(Boston, MA):M.I.T.(Boston, MA): Pet robotPet robot Sedia a rotelleSedia a rotelle Rover marzianoRover marziano

Leg robotsLeg robots

Robot antropomorfoRobot antropomorfo

2020

Cosa c’è in giroCosa c’è in giroKismet:Kismet:Questioni aperte (dal sito MIT):Questioni aperte (dal sito MIT): Self identity Self identity Theory of mind Theory of mind Autobiographical memory Autobiographical memory Recognition of self, other, and conspecifics Recognition of self, other, and conspecifics Social learning (especially imitation) Social learning (especially imitation) Intentionality Intentionality Emotion Emotion Empathy Empathy Personality Personality Friendship Friendship Ethics Ethics And that's all we have to say for the moment. And that's all we have to say for the moment.

What, you were expecting ... answers?What, you were expecting ... answers?

2121

Il robot terrestre quadratico medioIl robot terrestre quadratico medio

Un robot (autonomo) terrestre deve:Un robot (autonomo) terrestre deve: Misurare l’ambiente (sensoristica)Misurare l’ambiente (sensoristica) Farsi un’idea dell’ambiente (modellistica)Farsi un’idea dell’ambiente (modellistica) Decidere cosa e come fare (pianificazione)Decidere cosa e come fare (pianificazione) Metterlo in pratica (attuazione)Metterlo in pratica (attuazione) Controllare lo stato del sistema (supervisione)Controllare lo stato del sistema (supervisione)

2222

Sensoristica Sensoristica

2323

AttuazioneAttuazione

MotoriMotori

Ruote, gambe, misteRuote, gambe, miste

Bracci meccaniciBracci meccanici

Controllo di segnaliControllo di segnali

Etc…Etc…

Wheeleg - Università di CataniaWheeleg - Università di Catania

2424

Architetture di calcoloArchitetture di calcolo

La sensoristica a bordo è una delle La sensoristica a bordo è una delle variabili che governano le architetture di variabili che governano le architetture di calcolo (HW e SW)calcolo (HW e SW)

2 x TV su pan-tilt

GPS

12 US Polaroid

laser range finder

odometria

2525

Visione artificialeVisione artificiale

111010010010010010010000100100100100111111011010010101001011110010111011011011000101010010010010010010010010100100100011111001001001001010010010010010100101001011010010010010010010000100100100100111111011010010101001011110010111011011011000101010010010010010010010010100100100011111001001001001010010010010010100101001111010010010010010010000100100100100111111011010010101001011110010111011011011000101010010010010010010010010100100100011111001001001001010010010010010100101001

2626

Visione artificiale: estensioni del Visione artificiale: estensioni del concettoconcetto

Sensore omnidirezionaleSensore omnidirezionale

2727

Applicazioni di visione artificiale alla Applicazioni di visione artificiale alla robotica terrestrerobotica terrestre

Riconoscimento di marker artificiali

2828

Applicazioni di visione artificiale: Applicazioni di visione artificiale: Navigazione autonoma in un corridoioNavigazione autonoma in un corridoio

andata

ritorno

Il punto di vista del robot

Il punto di vista del robot

2929

Applicazioni di visione artificiale: Applicazioni di visione artificiale: navigazione autonoma in ambiente non navigazione autonoma in ambiente non

strutturatostrutturato

Ingresso Mappa disparitàMappa a terra

3030

Robotica autonomaRobotica autonoma

RAS, Robot Antartico RAS, Robot Antartico di Superficiedi Superficie

3131

Robotica autonomaRobotica autonoma

Progetti Progetti

PRASSI / TECSISPRASSI / TECSIS

3232

Robotica terrestre autonomaRobotica terrestre autonoma

Scusate la “densità” di informazione…Scusate la “densità” di informazione…

… … ci sono domande?ci sono domande?